抽屉冷却回路的优化设计

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1、抽屉冷却回路的优化设计李耀辉摘要：本文采用MoldFlow软件对抽屉的冷却回路优化进行了详细研究，提出了如何优化设置模具的冷却回路，减小模具冷却系统型芯和型腔的温度差，达到提高产品质量、缩短成型周期、提高生产率、降低能耗的目的。关键词：抽屉；MOLDFLOW；冷却系统；优化设计1.前言本文以一抽屉制件的冷却系统设计为例进行详细的优化设计。抽屉的壁厚为2mm、材料为PP，长宽高为220mm×54mm×135mm。为使制件不变形，就必须保证冷却均匀和热交换平衡。该制件的特点是在四处角落处容易产生热积聚，如果冷却不足，会引起制件的冷却不均，从而使制件扭曲变形。因此该制件的冷却系统对

2、制件的质量有很大的影响，需对该制件模具的冷却系统位置进行合理配置。根据制件形状仅在型芯一侧设置冷却回路（见图1），冷却水管直径为8mm，距模壁为25mm，模具材料为P20。注塑工艺参数设置为熔体温度240℃，模具温度50℃，冷却水输入温度为20℃，冷却水流量6L/min，冷却时间设定为25s。图1抽屉的冷却系统模型图2抽屉冷却时的型芯和型腔的温度分布2．冷却回路优化设置2．1初始冷却回路图2是冷却分析得到的型芯和型腔的温度分布，模具的型芯和型腔冷却不均匀，四个角的温差最大达30℃以上，会很容易导致制件变形。图3是翘曲分析的变形量，可以看出制品变形量很大，存在翘曲变形，主要原因

3、是由于冷却的不均匀引起的。虽然模具型芯存储热量较多，是主要传热面，散热条件差，需要加强冷却，但是仅在型芯一侧设置冷却回路，在进行生产或者分析时，各工艺参数的调整就变得比较困难，整个系统却也很难达到热量的收支平衡。另外在此方案中型腔的中间热斑区域（图2中红色区域）温度很高，没有足够的冷却，因此初始冷却回路的设置不合理，需要重新设计。42．2冷却回路优化图4是依据制件形状更改后的冷却回路的设置，该设计方案在制品两侧都设置回路，浇注系统也加强了冷却。图5是与初始方案相同工艺条件下，制品冷却时的温度分布。从中可知，型芯和型腔冷却还是不均匀，温差很大，由此产生的不平衡力矩将会使制品翘曲

4、，因此该方案也必须改进。由于冷却管道中的冷却水的雷诺数Re已经超过10000，处于紊流状态，增大流量不能明显的改善冷却效果；降低冷却水的温度，也是不可取的，因为很多情况下，使冷却水温度降低，而增加所需的设备和动力成本是不经济的。为了改善冷却的不平衡程度，只能增加冷却回路、冷却回路直径或调整冷却回路与模壁的距离。图3抽屉的变形量图4更改后的抽屉冷却系统模型图5更改方案的型芯和型腔的温度分布2.2.1增加冷却回路直径将冷却回路的直径从8mm增加为16mm，冷却效果如图6所示，与图5相比其冷却效果并没有明显的改善。2.2.2增加冷却回路将型芯的冷却回路由原来的三条变为四条，其冷却效

5、果如图7所示。虽然型芯和型腔的温度都有所降低，但是不是很明显，温差还是很大，冷却效果不明显。42.2.3调整冷却回路与模壁的距离将上述方案中型芯的冷却回路移向模壁，距离由原来的25mm减为18mm。如图8所示型芯和型腔的最大温差降到20℃之内，型芯和型腔冷却较均匀，温度分布也较均匀，从而在一定程度上降低了由于温差分布不均引起翘曲变形。说明该方案比较合理，所以冷却系统采用此改进后的方案。图6增加冷却回路直径后的型芯和型腔的温度分布图7增加冷却回路后的型芯和型腔的温度分布图8调整距离后型芯和型腔的温度分布43．结束语3.1通过冷却过程的模拟，可帮助模具设计人员和工艺人员全面了解模

6、具冷却系统的冷却效率及其合理性，实现大型复杂注塑模具结构中冷却回路的合理设置、生产工艺参数的优化配置、缩短模具设计周期和减少模具设计制造成本、提高产品质量和生产效率。3.2CAE的优化就是对方案的反复验证的过程，在比较分析的基础上，根据分析结果，不断地调整以得到满意的结果。TheOptionaldesignofcoolingsystemforDrawerLIYao-huiAbstract:ThecooliingsystemfordrawerisresearcheddetailedlybasedonMOLDFLOWinthispaper.Thepoiontabouthowtod

7、esignmould‘scooliingsystemandminishthetemperaturedifferencesbetweencoreandcavityisbringforward,inordertoimproveproductsqualityandreduceenergyconsumption.Keywords:drawer;MOLDFLOW;coolingsystem;optimizationdesign4